塔河油田縫洞型儲(chǔ)層中洞穴充填程度半定量化分析

王金鋒

(1.陜西省一九四煤田地質(zhì)有限公司，陜西銅川 727000；2.西安石油大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院)

塔河油田縫洞型儲(chǔ)層中洞穴充填程度半定量化分析

王金鋒1，2

(1.陜西省一九四煤田地質(zhì)有限公司，陜西銅川 727000；2.西安石油大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院)

洞穴是塔河油田十區(qū)奧陶系縫洞型碳酸鹽巖儲(chǔ)層的主要類型，鉆遇洞穴型儲(chǔ)層井往往高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)，而對(duì)洞穴充填程度的識(shí)別，是判斷洞穴型儲(chǔ)層有效性的關(guān)鍵。將洞穴充填程度分為充填、半充填和未充填三種類型，利用鉆錄井、常規(guī)測(cè)井、電成像測(cè)井以及交會(huì)圖法判別洞穴型儲(chǔ)層充填程度。利用Th對(duì)洞穴充填反應(yīng)敏感特征，建立K(鉀)和Th(釷)交會(huì)圖，分析不同充填類型在交會(huì)圖上的值域范圍，得到了不同充填程度測(cè)井響應(yīng)特征判別標(biāo)準(zhǔn)，用以識(shí)別洞穴型儲(chǔ)層充填程度。經(jīng)實(shí)例井研究表明，K-Th交會(huì)圖能有效反映洞穴型儲(chǔ)層充填程度。

塔河油田；碳酸鹽巖；縫洞型儲(chǔ)層；洞穴識(shí)別

中國(guó)法分類號(hào) TE631 文獻(xiàn)識(shí)別碼 A

塔河油田十區(qū)奧陶系縫洞型碳酸鹽巖發(fā)育多套儲(chǔ)層和蓋層組合，儲(chǔ)集層埋藏深，位于4 500 m以下，為多期構(gòu)造、巖溶和成藏作用形成的縫洞型碳酸鹽巖油藏[1]。儲(chǔ)集體主要的儲(chǔ)集空間為溶蝕孔、洞、縫，基質(zhì)灰?guī)r較為致密，幾乎無(wú)法存儲(chǔ)流體?？p洞發(fā)育難以預(yù)測(cè)，儲(chǔ)層非均質(zhì)性強(qiáng)，導(dǎo)致縫洞體難以預(yù)測(cè)識(shí)別[2]。

利用更為先進(jìn)的電成像測(cè)井技術(shù)，可識(shí)別縫洞型儲(chǔ)層[3]。以往對(duì)縫洞型儲(chǔ)層研究中，利用常規(guī)測(cè)井、電成像測(cè)井、核磁共振和地震剖面來(lái)識(shí)別，并對(duì)洞穴充填物及充填程度進(jìn)行評(píng)價(jià)[4]。當(dāng)溶蝕孔洞、洞穴被泥質(zhì)和方解石等充填后，充注的流體失去了大部分的儲(chǔ)存空間，因此判斷洞穴充填程度是評(píng)價(jià)儲(chǔ)層有效性的關(guān)鍵因素。

針對(duì)縫洞發(fā)育十分復(fù)雜的塔河十區(qū)，利用鉆井、錄井、常規(guī)測(cè)井、電成像測(cè)井以及通過(guò)放射性釷測(cè)井曲線表征值與洞穴充填程度的相互關(guān)系，半定量化判斷洞穴充填程度，為后期井間縫洞發(fā)育層位、平面縫洞展布特征以及儲(chǔ)層識(shí)別及評(píng)價(jià)提供依據(jù)。

1 洞穴充填物識(shí)別

經(jīng)取心及巖性分析，洞穴充填物主要包括砂巖、泥巖、角礫巖和結(jié)晶碳酸鹽巖四大類。①砂巖充填：伽馬值略高于純灰?guī)r，在成像上相比于圍巖呈暗色，具有一定層理，通過(guò)巖屑錄井或鉆井取心可以直觀判斷其巖性。②泥巖充填：井徑擴(kuò)徑明顯，伽馬與去鈾伽馬值都比較高，在成像上顏色較砂巖更暗一些，且成條帶狀，有明顯的平行層理。③角礫巖充填：伽馬值高于圍巖，在成像上表現(xiàn)為角礫大小混雜，棱角分明，角礫呈亮色，而角礫間一般被砂、泥質(zhì)充填。④結(jié)晶碳酸鹽巖充填：伽馬值較低，電阻率值異常高，電成像呈高阻亮色，顏色較均一[5-8]。

2 充填程度測(cè)井識(shí)別

2.1 鉆錄井分析

鉆井參數(shù)的異常變化能反映洞穴充填的程度。一般來(lái)說(shuō)，鉆遇半充填洞穴的鉆時(shí)相對(duì)于圍巖要加快，鉆遇未充填洞穴時(shí)往往出現(xiàn)鉆具放空、泥漿漏失、溢流等現(xiàn)象，而完全充填洞穴的鉆時(shí)變化不明顯。在錄井上，未充填或半充填洞穴層段，一般有較高的氣測(cè)顯示(油層)或返出地層水(水層)，而完全充填洞穴沒有這些特征。

根據(jù)塔河十區(qū)10口實(shí)鉆井鉆錄井分析表明，未充填洞穴和半充填洞穴直接測(cè)試或經(jīng)過(guò)措施均可獲得高產(chǎn)油氣流，而充填洞穴測(cè)試基本都是干層(表1)。

2.2 電成像測(cè)井

充填洞穴中，電成像各極板能較好貼靠井壁，尤其動(dòng)態(tài)圖像顯示均勻(圖1a)。半充填洞穴由于局部井眼擴(kuò)徑，導(dǎo)致電成像極板部分貼靠井壁，呈亮暗相間的斑塊狀(圖1b)。未充填洞穴儲(chǔ)層中電成像各極板未貼靠井壁，呈滑脫現(xiàn)象，測(cè)量的是泥漿流體電阻率，圖像均勻(圖1c)。

2.3 常規(guī)測(cè)井分析

碳酸鹽巖洞穴型儲(chǔ)層的常規(guī)測(cè)井響應(yīng)特征有：①井徑曲線異常增大，自然伽馬值根據(jù)充填程度的不同由低值到高值分布；②具有高聲波時(shí)差、高中子、低密度的特征；③深、淺側(cè)向電阻率為低值，多為“正差異”；④電成像資料上表現(xiàn)為較大面積的暗色斑塊狀或條帶狀，且顯示頂、底部破碎帶有較多裂縫特征；⑤陣列聲波顯示強(qiáng)能量衰減和反射異常。

表1 塔河十區(qū)10口井洞穴充填程度與鉆井異常情況統(tǒng)計(jì)

圖1 不同洞穴充填特征電成像測(cè)井響應(yīng)

塔河十區(qū)洞穴型儲(chǔ)層在測(cè)井電性特征表現(xiàn)為“兩高-兩低”，即高伽馬、高聲波時(shí)差，低密度、低電阻率，且井徑擴(kuò)徑明顯。例如T752井，5 617～5 623 m處為典型洞穴型儲(chǔ)層響應(yīng)(圖2)。在成像測(cè)井上該段表現(xiàn)為大面積的暗色斑塊狀、條帶狀或溶塌角礫巖。

低頻斯通利波與儲(chǔ)層滲透性有著直接的關(guān)系，根據(jù)斯通利波能量衰減和傳播速度，可估算洞穴型儲(chǔ)層滲透性。斯通利波在井筒中傳播過(guò)程，類似于一個(gè)活塞運(yùn)動(dòng)，會(huì)造成井壁在徑向上收縮和膨脹，此時(shí)若井壁處發(fā)育洞穴，則會(huì)使鉆井液在洞穴內(nèi)產(chǎn)生流出和流入的情況，從而消耗能量，導(dǎo)致幅度降低。反之在井壁處不發(fā)育洞穴時(shí)，則不會(huì)產(chǎn)生能量損耗。利用斯通利波是否衰減的特征，來(lái)判斷洞穴型儲(chǔ)層發(fā)育情況。當(dāng)洞穴被充填時(shí)，充填物內(nèi)含放射性物質(zhì)，自然伽馬和去鈾伽馬都很高；深淺電阻率較低。中子密度測(cè)井值較低，反映充填物未被壓實(shí)。

根據(jù)聲波、伽馬、中子密度與電阻率交會(huì)圖判定反映洞穴充填程度。經(jīng)大量實(shí)測(cè)井資料分析，塔河十區(qū)不同充填程度儲(chǔ)層的伽馬值、聲波、中子密度和電阻率具有明顯分布特征。目前塔河十區(qū)共16口井發(fā)育洞穴，通過(guò)電性特征統(tǒng)計(jì)，分析K和Th曲線交會(huì)，Th對(duì)洞穴充填反應(yīng)敏感，因此結(jié)合Th曲線來(lái)劃分洞穴充填程度。通過(guò)交會(huì)圖分析得出，充填洞穴Th含量大于6×10-6，半充填洞穴Th含量(3～6)×10-6，未充填洞穴Th含量小于3×10-6(圖3)。據(jù)此建立起充填程度判別依據(jù)(表2)。

圖2 T752井四性關(guān)系

圖3 塔河十區(qū)共16口井洞穴充填程度判別依據(jù)

3 實(shí)例分析

3.1 充填洞穴

TK12190井波阻抗地震剖面上反映有一個(gè)規(guī)模較小的縫洞體，鉆井過(guò)程無(wú)漏失放空等鉆井異常。儲(chǔ)層段5 851～5 858 m測(cè)井解釋，GR呈明顯高值，井徑無(wú)明顯擴(kuò)徑現(xiàn)象，密度明顯低值，電阻率低值,由于K曲線和Th曲線均明顯高值，綜合分析認(rèn)為該洞穴為泥質(zhì)充填。用5 mm油嘴試采，油壓6 MPa，日產(chǎn)油8.3 t，僅生產(chǎn)20天后即停噴，累計(jì)產(chǎn)油103.5 t，試采效果較差。

3.2 半充填洞穴

TK10124井地震剖面上呈串珠狀地震反射，鉆井過(guò)程中5 769.44～5 770.89 m發(fā)生放空，5 777.53～577 8.18 m出現(xiàn)漏失，漏失量7.65 m3。半充填洞穴釷曲線Th含量為(3～6)×10-6，表現(xiàn)為中低值。該洞穴頂部GR呈明顯高值，K-Th曲線明顯高值，密度低值，電阻率低值，洞穴底部K和Th曲線表現(xiàn)為低值，綜合分析認(rèn)為該洞穴為泥質(zhì)半充填。用4 mm油嘴試采，油壓11 MPa，日產(chǎn)油31.2 t，試采452天后停噴，累計(jì)產(chǎn)油1.65×104t。

3.3 未充填洞穴

TH10254X井地震剖面上呈串珠狀地震反射，鉆井過(guò)程中5921.49～5922.99m段漏失，漏失量

表2 塔河十區(qū)儲(chǔ)層不同充填程度測(cè)井響應(yīng)特征判別標(biāo)準(zhǔn)

7.72 m3；5 925.64～5 931.05 m段放空，放空5.41 m，無(wú)泥漿漏失。未充填洞穴Th含量小于3×10-6，表現(xiàn)為低值。該洞穴頂部GR呈低值，井徑擴(kuò)徑明顯，K-Th曲線呈低值，聲波時(shí)差明顯高值，電阻率呈低值，由于K和Th曲線均表現(xiàn)為低值，綜合分析認(rèn)為該洞穴未充填。5 mm油嘴試采，油壓18 MPa，日產(chǎn)油82.9 t，試采410天后停噴，累計(jì)產(chǎn)油3.21×104t，試采效果較好。

4 結(jié)論

通過(guò)對(duì)塔河十區(qū)碳酸鹽巖洞穴儲(chǔ)層測(cè)井特征及測(cè)試結(jié)果分析，得到以下兩點(diǎn)認(rèn)識(shí)：

(1)分析鉆錄井、電成像測(cè)井、常規(guī)測(cè)井對(duì)洞穴充填程度的判別依據(jù)，建立塔河十區(qū)洞穴充填程度判別標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)儲(chǔ)層洞穴充填情況有了更進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)，也為類似縫洞型碳酸鹽巖儲(chǔ)層充填識(shí)別提供依據(jù)。

(2)洞穴的有效性受其充填程度影響極大，充填程度嚴(yán)重的井，往往投產(chǎn)后低產(chǎn)或幾乎無(wú)產(chǎn)能。對(duì)洞穴充填程度的判別，要充分利用常規(guī)測(cè)井、成像測(cè)井等多種資料和方法進(jìn)行綜合分析。為了尋找具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的洞穴型儲(chǔ)層油氣藏，除了測(cè)井儲(chǔ)層評(píng)價(jià)外，還需結(jié)合地震等資料進(jìn)行綜合分析。

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編輯：趙川喜

1673-8217(2017)02-0044-04

2016-10-24

王金鋒，工程師，1987年生，勘查技術(shù)與工程專業(yè)在讀碩士研究生，現(xiàn)從事物探研究工作。